《片机讲座》PPT课件.ppt

教学目标,第11章 80C51系列单片机,介绍Philips公司的8C552单片机的结构特点与主要型号。,学习要求,掌握8C552 和AT89系列单片机基本功能，了解8C552 和AT89系列单片机的一般结构,介绍Atmel公司的AT89系列单片机的结构特点与主要型号。,11.1 PHILIPS 8C552单片机简介,Philips公司的80C51系列中的典型产品是8C552，这是该公司的8位高性能增强型单片机，是在MCS-51单片机基础上增加了A/D、D/A、捕捉输入/定时输出、I2C总线接口和监视定时器（Watchdog Timer）等功能，是目前世界上最新型的8位单片机之一。8C552和MCS-51有相同的指令系统，并在其他功能上与Intel公司的MCS51系列单片机完全兼容。,8C552共有80C552、83C552和87C552三个品种。,1）8C552单片机内部结构,在80C51系列里，所有产品都是以Intel公司的MCS-51中8051为核心发展起来的，都具有8051的基本结构和软件特征。,单片机的型号采用了统一的命名规范8C，其中第1个为片内程序存储器类型：“0”为无ROM型，“3”为ROM型，“7”为EPROMOTP型，“9”为PEROM（flash memory）型。,在80C51里，8C552是该系列中最典型的单片机，它和Intel公司的8051完全兼容。8051可以看作8C552中的一个核件。,8051核件,8051核件是8C552的心脏部件，其内部结构在前面已作过详细介绍。,存储器结构,8C552的存储器的地址分配也有三个地址空间。,R0M存储器地址空间（包括片内ROM和片外ROM），地址范围是0000HFFFFH；,片内RAM地址空间，地址范围是00HFFH；,片外RAM地址空间，地址范围是0000HFFFFH。,8C552的特殊功能寄存器SFR（special function register）有56个，而8031或8051的SFR有21个；8052的SFR有26个。,I/O端口,I/O端口是8C552单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，是一个过渡的大规模集成电路，用于信息传送过程中的速度匹配和增强它的负载能力。I/O端口有串行和并行之分。,并行I/O端口,8C552具有6个8位I/O，分别命名为P0、P1、P2、P3、P4和P5。在P0P4端口中，每个端口都有双向I/O功能，8C552既可以从这5个并行I/O口中的任何一个输出数据，也可以从他们那里输入外部数据。,P0P4口还具有第二功能，而且第二功能和8C552中具体机器型号有关。,P5口功能和上述各端口不同，它专门用来输入A/D转换电路所需要的8路模拟量。,在P0P5端口中，只有P0口才是真正的双向I/0口，故它具有较大的负载驱动能力，可以推动8个LS型TTL门，其余均为准双向I/0口，只能推动4个LS型TTL门。,串行I/O端口,8C552有两个串行I/O：一个是SIO0，称为UART串行I/O口；另一个是SIO1，称为串行I2C总线接口。,串行I2C总线接口（SIO1）是8C552的新增功能。SIO1可以通过P1.6和P1.7引脚同外部I2C总线相连，P1.6和I2C总线的SCL线相接；P1.7和I2C总线的SDA线相连。,8C552在和挂接在I2C总线上其他器件进行串行通信前应预先使P1.6和P1.7端口中相应数据输出锁存器置“1”。,为了配合P1.6和P1.7的I2C总线接口，8C552还专门增加了串行口1地址寄存器S1ADR、串行口1数据寄存器S1DAT、串行口1控制寄存器S1CON和串行口1状态寄存器S1STA等四个SFR。,用户对S1ADR、S1DAT、S1CON和S1STA进行编程，便容易地实现8C552和挂接在I2C总线上的其他外围器件之间的串行数据传输。,定时器/计数器,8C552新增了一个16位定时器计数器T2和一个8位监视定时器T3。,监视定时器T3用作在8C552执行用户程序时的软件看门狗，可以在用户程序因静电干扰出现软件故障时使系统重新复位，以恢复用户程序的正常运行。,定时器计数器T2同四个16位捕捉寄存器（CT3CT0）和三个16位比较寄存器（CM2CM0）配合，受捕捉控制寄存器CTCON和定时器T2捕捉控制寄存器TM2CON所控制，共同为用户提供了四个捕捉T2时间的功能和三个对T2时间计数值的比较功能。定时器T2由TMH2和TML2拼装而成；捕捉寄存器CT3CT0分别由CTH3CTH0和CTL3CTL0拼装而成；比较寄存器CM2CM0分别由CMH2CMH0和CML2CML0拼装起来。,这些8位拼装寄存器皆为特殊功能寄存器，捕捉控制寄存器CTCON、T2捕捉控制寄存器TM2CON和监视定时器T3也属SFR。,PWM和A/D转换器,脉冲宽度调制器PWM（Pu1se Width Modutator）和A/D转换器也是8C552的新增功能。,脉冲宽度调制器PWM共分PWM0和PWM1两路，分别用于在PWM0和PWM1引脚上产生频率相同和宽度（占空比）可调的输出脉冲。PWM0引脚上输出脉冲的宽度和脉冲宽度寄存器PWM0中8位数字量成正比，PWM1引脚上输出脉冲宽度和脉冲宽度寄存器PWM1中8位数字量成正比，脉冲宽度寄存器PWM0和PWM1中数字量可由用户通过编程设定。因此，用户只要把PWM0和PWM1引脚分别和外加运算放大器输入端相连，就可构成两个D/A转换器。D/A转换器的数字量由用户通过编程送人脉冲宽度寄存器PWM0或PWM1，相应模拟量由运算放大器输出端输出。PWMP称为脉宽宽度预分配器，又称为预分频常数寄存器，它配合PWM工作，是PWM的重要组成部分。,8C552含有一个8路10位逐次比较型A/D转换器，8路模拟量由P5口输入，A/D 转换完成后得到的10位数字量中的高8位存放在ADC高8位寄存器ADCH和低2位在ADC控制寄存器ADCON中；,中断系统,8C552的中断系统共能处理15个中断源的中断，其中，5个中断和MCS-51完全兼容，其余10个中断是：一个I2C总线中断、一个ADC中断、一个T2溢出中断、四个T2捕捉中断和三个T2比较中断。,8C552的I2C总线中断用于SIO1同挂接在I2C总线上的其他外围器件间的数据传输。当SIO1借助于I2C总线进行外围数据传送而进入26种工作状态中的某一状态时，串行口1控制寄存器S1CON中的SI就置“1”，并产生I2C总线中断。8C552在进行外围数据传输时常常需要一次又一次地响应I2C总线中断，并根据不同状态码执行不同的状态服务程序。,ADC中断是为8C552片内A/D转换器而设置的，1O位A/D转换器的8路模拟量由P5.7P5.0引脚输入。每当A/D转换器完成了8 路中任何一路的A/D转换后，ADC控制寄存器ADCON中的ADCI位就置位，并向8C552发出ADC中断请求，8C552响应ADC中断后便可自动进入0053H执行相应中断服务程序，对A/D转换后的10位数字量进行处理。,8C552为定时器T2提供了8级中断系统，这8级中断是一个T2溢出中断、四个T2捕捉中断和三个T2比较中断。,T2溢出中断和T0/T1溢出中断类似，是在T2从全“1”变为全“0”时向8XC552发出的中断请求。,T2捕捉中断是T2捕捉3T2捕捉0。T2捕捉3T2捕捉0分别受控于P13P10引脚上输入的捕捉信号，这些捕捉信号既是被测信号，又是T2捕捉中断的中断请求信号。只要把被测信号加载到P1.3P10的任何一条引脚上，通过相邻两次T2捕捉中断就能容易地测量出被加载信号的脉冲宽度。,T2的三个比较中断是T2比较2T2比较0，是一种CM2CM0中内容和T2中内容相符合时产生的中断。CM2CM0皆为16位的比较寄存器，用户可在初始化程序中为它们设定不同的初值，以达到不同的时间比较效果。,如果用户并不需要T2的捕捉功能，T2捕捉中断也可作为附加的外部中断使用，其作用和INT0/INT1的完全相同。,2)8C552单片机引脚功能,端口线（68=48条）,P0.7P0.0,P1.7P1.0,8C552的P1口还有第二功能，这是MCS-51单片机所没有的。第二功能主要用作控制，每个引脚并不完全相同。,P2.7P2.0,87C552还具有另外的功能，即它可以配合P1.7P1.O传送片内EPROM的13位地址中高5位地址。,P3.7P3.O,P4.7P4.0。,P4.7P4.0为准双向I/O口，只有8C552才有，第一功能和上述各口的第一功能相同。各位第二功能如表：,P5.7P5.0,P5为8位输入口，用作8C552内部10位A/D转换器的8路模拟量输入线。,电源线,VDD+5V电源线；,VSS 接地线。,AVDD 模拟量电源线；,AVSS 模拟量地线。,AVref+A/D转换器参考电源高端。,Vref-A/D转换器参考电源低端。,控制线,ALE/PROG、EAVPP、PSEN、RST/VPD、XTAL1和XTAL2,A/D转换启动线STADC,用于启动8C552片内10位A/D转换器工作。8C552内部的一个10位A/D转换器有硬件和软件两种启动方式。硬件启动由STADC线上输入启动脉冲启动工作，当A/D转换电路在本机器周期结束期间检测到STADC线上启动脉冲上升沿，将在下个机器周期开始时进入A/D转换过程。STADC线不用时不得悬空。,脉冲宽度调制器输出线PWM0和PWM1。,PWM0和PWM1通常用于同外加运算放大器输入端相连，用于把8C552内部两个8位寄存器PWM0和PWM1中数字量转换为模拟量从运算放大器输出端输出。,WATCHDOG时钟使能线EW,EW称为看门狗时钟使能线，用于控制8C552内部监视定时器T3是否有效。,EW=0，监视定时器T3的看门狗功能有效；EW=1，T3的看门狗功能被硬件所禁止。,3）8C552单片机工作方式,复位方式,单片机在开机时都要复位，以便CPU以及其他功能部件都处于一个特定的初始状态，并从这个初始状态开始工作。,程序执行方式,程序执行方式是单片机的基本工作方式，通常可分为单步执行和连续执行两种工作方式，8C552与MCS-51单片机的程序执行工作方式完全相同。,节电工作方式,节电方式是一种能减少单片机功耗的工作方式，通常分为空闲（等待）方式和掉电（停机）方式两种，只有CHMOS型器件才有这种工作方式。CHMOS型单片机的节电方式是由特殊功能寄存器PCON控制的，8C552与MCS-51单片机的节电工作方式相同。,编程和校验方式,编程是指利用特殊手段对单片机内EPROM进行写入的过程，校验则是对刚刚写入的程序代码进行读出验证的过程。显然，单片机的编程和校验方式只有EPROM型的器件才有（如8C552中的87C552）。,11.2 Atmel 89C51系列单片机,11.2.1 AT89系列单片机概况,Atmel 89系列单片机是以8031为核心构成的，和8051系列单片机是兼容的系列。对于熟悉8051的用户来说，用Atmel公司的89系列单片机进行取代8051的系统设计是轻而易举的事。,Atmel 89系列单片机的特点,内部含F1ash存储器,与80C51引脚兼容,静态时钟方式,错误编程无废品产生,可反复进行系统试验,Atmel 89系列单片机的结构,89系列单片机一共有9个型号，分别为:,AT89C1051的Flash存储器容量最小，只有1K；,结构最简单的是AT89C1051，内部也不含串行接口；,AT89C51、AT89LV51、AT89C52、AT89LV52、AT89C55、AT89C1051、AT89C2051、AT89S53、AT89S8252。,AT89LV51和AT89LV52分别是AT89C51和AT89C52的低电压产品，最低电压可以低至2.7V。,AT89C1051和AT89C2051则是低档型低电压产品。引脚只有20脚，最低电压也为2.7V。,AT89C55的F1ash存储器容量最大，有20K。,最复杂的是AT89S8252它内部不但含标准的串行接口，还含有串行外围接口SPI、Watchdog定时器、双数据指针、电源下降的中断恢复等功能和部件。,Atmel 89系列单片机的分类,Atmel 89系列单片机可分成标准型号、低档型号和高档型号三类。,标准型单片机,标准型单片机有89C51、89LV51、89C52、89LV52这4种型号。,内部含有4K或8K可重复编程的Flash存储器；可进行1000次擦写操作；,全静态工作0Hz24MHz；,3级程序存储器加密；,内部含128256字节的RAM；,32条可编程的I/O端口；,23个16位定时器/计数器；,68级中断；,UART通用串行接口；,低功耗空闲方式及掉电方式。,89C52的Flash存储器容量为8K，16位定时器/计数器有3个，中断源有8个。,89C51的Flash存储器容量为4K，16位定时器/计数器有2个，中断源只有6个。,低档型单片机,低档型的单片机有AT89Cl051和AT89C2051两种型号。,AT89Cl051的Flash存储器只有1K，RAM只有64个字节，内部不含串行接口，内部的中断源只有3个，加密位只有2位。,除了并行I/O端口数较少之外，其他部件结构基本和AT89C51差不多。,引脚只有20条，比标准型的40引脚少得多。,AT89C2051的Flash存储器有2K，RAM有128个字节，加密锁定位有2位。,高档型单片机,有AT89S8252、AT89S53等，他们是在标准型的基础上增加了一些功能形成的。,8K Flash存储器有可下载功能，下载功能是通过AT89S8252的串行外围接口SPI执行的。,AT89S8252所增加的功能主要有如下几点：,除了8K Flash存储器之外，AT89S8252还含有一个2K的EEPROM，从而提高了存储容量；,有9个中断响应的能力；,有标准型和低档型所不具有的SPI接口；,有Watchdog定时器；,有双数据指针，,有从掉电方式的中断恢复。,11.2.2 AT89系列单片机主要型号介绍,1)AT89C51LV51单片机,AT89C51和AT89LV51的内部结构和引脚都是相同的。它们之间的差别仅在于工作电压范围的不同。,AT89C51 Flash单片机,AT89C51具有下列主要性能：,AT89LV51 Flash单片机,低电压产品，结构和性能与AT89C51 Flash单片机一样。,4KB F1ash程序存储器（可写入擦除l000次）；全静态工作:0Hz24MHz；三级程序存储器加密；128字节内部RAM；32条可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；6个中断源；可编程UART串行；片内时钟振荡电路。,特别之处是可以在低电压的条件下工作，工作电压范围为27V6V。,AT89LV51和AT89C51的区别在于：,AT89C51可以在高达24MHz情况下工作，而AT89LV51最高只能在12MHz情况下工作。,AT89C51一般在5V+20的条件下工作，而AT89LV51则可以在2.7V6V的条件下工作。,AT89C51的编程频率最高为24MHz，编程启动电流为1mA。AT89LV51的编程最高频率为12MHz，编程启动电流为25A,2)AT89C52/LV52单片机,AT89C52 Flash单片机,89C52单片机的特点,专用寄存器及数据存储器,定时器,中断,AT89LV52 Flash单片机,AT89LV52的内部结构与引脚功能与AT89C52相同，定时器、串行口，中断系统和振荡器工作方式及F1ash编程和检验方式也与AT89C52相同。AT89LV52是低电压。,AT89LV52与AT89C52的差别在于：,AT89LV52的工作电压为2.7V6V，即可在低电压下工作。,AT89LV52振荡器的最高频率为12MHz，而AT89C52振荡器最高频率为24MHz。,AT89LV52与AT89C52的Flash编程和校验特性在编程允许电压和振荡器频率上不同。,3）AT89C1051/2051 Flash单片机,AT89C1051 Flash单片机,特点：1K Flash程序存储器：可写/擦1000次；2.7V6V的电压范围；全静态操作：0Hz24MHz；两级程序存储器加密；64字节SRAM；15根可编程I/O引线；一个16位定时器/计数器；三个中断源；直接LED驱动输出；片内模拟比较器，低功耗空闲方式和掉电方式。,既不支持外部数据存储器的访问也不支持外部程序存储器的执行。程序中不应包括MOVX指令。,AT89C2051 Flash单片机,特点:2K字节Flash程序存储器，可写擦1000次；2.7V6V的电压范围；全静态操作：0Hz24MHz；两级程序存储器加密；128字节SRAM；15根可编程I/O引线；两个16位定时器/计数器；六个中断源；可编程UART串行口；直接LED驱动输出；片内模拟比较器；低功耗空闲方式和掉电方式。,程序存储器物理范围为000H至7FFH单元，内部数据存储器包含128字节。既不支持外部数据存储器的访问也不支持外部程序存储器的执行。程序中不应包括MOVX指令。,4）AT89系列其他型号单片机,AT89C55 WD Flash单片机,特点：与MCS-51产品兼容；20K字节片内F1ash存储器，可写/擦1000次；4V5.5V电压范围；全静态操作：0Hz33MHz；三级程序存储器加密；256字节内部RAM；32根可编程I/O线：3个16位定时器/计数器；8个中断源；可编程的UART串行口；低功耗空闲方式和掉电方式；通过中断终止掉电方式；硬件Watchdog定时器；双数据指针。,AT89S8252/53 Flash单片机,AT89S8252 Flash单片机,特点：与MCS-51产品兼容；8K字节片内可向下装载的F1ash存储器；SPI串行口用于编程下载；F1ash存储器可写擦1000次；2K字节EEPROM，可写擦100000次；全静态操作：0Hz24MHz；三级程序存储器加密；256字节内部RAM；32根可编程I/O线；3个16位定时器/计数器；9个中断源；可编程的UART串行口；SPI串行口；低功耗空闲方式和掉电方式；通过中断终止掉电方式；可编程Watchdog定时器；双数据指针。,AT89S8252带有8K字节可向下装载Flash编程可擦除只读存储器和2K字节EEPROM。采用Atmel的高密度非易失性存储器技术制造，与80C51的指令系统及引脚兼容，片内可向下装载Flash允许程序存储器在系统内通过串行口改写或用通用的非易失性存储器编程器改写。,AT89S8252的数据存储器包括256字节的内部RAM，特殊功能寄存器（SFR），2K字节的片内EEPROM和可以扩展至64K的外部数据存储器。,2K字节EEPROM是在片内，与低2K字节的外部数据存储器地址重叠，它们用相同的指令访问。EEPROM和外部数据存储器都只能用间接寻址方式（MOVX指令）访问。对片内EEPROM的访问只能用16位地址指针DPTR。2K EEPROM的地址范围是00H7FFH。,用EEMEN位来区分EEPROM和外部数据存储器。访问EEPROM，EEMEN置1，访问外部数据存储器，EEMEN清零。EEMEN是特殊功能寄存器WMCON（96H）中的一位。,AT89S53 Flash单片机,AT89S53是低功耗、高性能的COMS 8位微型计算机。,特点：与MCS-51产品兼容；12K字节可下载的F1ash存储器；SPI串行口用于编程下载；F1ash存储器可写/擦1000次；4V6V电压范围；2K字节EEPROM，可写擦100000次；全静态操作：0Hz24MHz；三级程序存储器加密；256字节内部RAM；32根可编程I/O线；3个16位定时器计数器；9个中断源；可编程的UART串行口；SPI串行口；低功耗空闲方式和掉电方式，通过中断终止掉电方式；可编程watchdog定时器；双数据指针。,小 结,Philips公司的80C51系列中的典型产品是8C552，是在MCS-51单片机基础上增加了A/D、脉冲宽度调制输出（PWM）、捕捉输入/定时输出、I2C总线接口和监视定时器（Watchdog Timer）等功能，并对中断系统（由5个中断源扩展到15个）和SFR（由21个扩展到56个）进行了扩充，是目前世界上最新型的8位单片机之一。,AT89系列单片机是Atmel公司的8位Flash单片机系列，最引人注目的就是在片内含有F1ash存储器。F1ash存储器可写擦1000次；全静态操作：0Hz24MHz；三级程序存储器加密；可在低电压下工作等特点。该系列单片机中的标准型引脚是和80C51一样的，当用89系列单片机取代80C51时，在单片机应用系统中可直接进行代换；通过在一块芯片上组合通用的CPU和Flash存储器，使89系列单片机中的低档型成为功能强大的微型计算机，为许多嵌入式控制应用提供了高度灵活和成本低廉的解决办法。,两个单片机系列在应用中有着十分广泛的前景和用途，特别是在便携式、省电、特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用。,思考题习题十一 8XC552新增哪些功能？这些功能的作用是什么？8XC552有六个并行I/O口，他们都属于SFR中的一个。请写出他们的物理地址。简述各口的作用。指出哪些口是和8051兼容。8XC552有一个I2C总线接口和一个对8051兼容的全双工串行I/O接口。这两个串行I/O口的作用有什么不同？各有哪些SFR配合其工作？在8XC552中，有一个脉冲宽度调制器PWM，用于在PWM0和PWM1引脚上输出两路什么样的输出脉冲？PWM0和PWM1同外接运算放大器相连可以作为什么使用？在8XC552中，有一个10位逐次比较型A/D转换器，它能把哪些引脚上输入的8路模拟量转换成10位数字量，放到哪两个SFR中。8XC552有15级中断，其中哪5级和8051兼容？作用是什么？其他10级中断的作用是什么？8XC552用作全双工串行发送和接收的引脚是哪两条？能和I2C总线相接的引脚是哪两条？ATMEL89系列单片机的特点主要有哪些？可分成哪几大类？对标准型的AT89单片机，有几个加密位？有几种加密方式？AT89LV51和AT89C51相比，有哪些相同之处和不同之处？与AT89C51相比，AT89C52增强的功能主要有哪些？与AT89C51相比，AT89C1051和AT89C2051各有何特点？它们的编程限制分别有哪些？AT89S8252单片机的特点有哪些？其数据存储器的组织结构是怎样的？,